DE19720874C2 - Optoelectronic sensor device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer Kraftfahrzeugscheibe.The invention relates to an optoelectronic sensor device for detection the wetting of a motor vehicle window.
Durch die DE 43 18 114 A1 ist eine optoelektronische Sensoreinrichtung bekannt, bei der ein von einem Sender ausgehendes, divergierendes Senderstrahlenbündel über einen an der Innenfläche der Kraftfahrzeugscheibe großflächig befestigten, massiven Strahlenleitkörper mittels einer an demselben außen vorhandenen Linse parallelisiert und in die Kraftfahrzeug scheibe eingekoppelt und nach zumindest einer an der Außenfläche der Scheibe stattfindenden Reflexion wieder aus der Scheibe ausgekoppelt und über eine weitere außen an dem Strahlenleitkörper vorhandene Linse als konvergierendes Strahlenbündel einem außerhalb angeordneten Empfänger zugeführt wird. Problematisch bei einer solchen Sensoreinrichtung ist, daß der über ein optisches Koppelmedium an der Kraftfahrzeugscheibe großflächig befestigte Strahlenleitkörper eine relativ große Masse aufweist, was bei den in einem Kraftfahrzeug auftretenden enormen Schwingungsbelastungen zu Ablösungen des Strahlenleitkörpers von der Scheibe und damit zu Unterbrechungen in der optischen Ankopplung führen kann.DE 43 18 114 A1 is an optoelectronic sensor device known, in which an outgoing from a transmitter diverging transmitter beam over one on the inner surface of the Motor vehicle window fixed massive radiation guide body by means of a parallelized on the same outside lens and into the motor vehicle disc coupled and after at least one on the outer surface of the Disc taking place again coupled out of the disc and via another lens present on the outside of the radiation guide as converging beam of rays is fed to a receiver located outside. The problem with such a sensor device is that it has a optical coupling medium attached to the motor vehicle window over a large area Radiation guide body has a relatively large mass, which is the case in one Motor vehicle occurring enormous vibration loads to detach of the radiation guide body from the disc and thus to interruptions in the can lead optical coupling.
In der US 4,701,613 ist eine optoelektronische Sensoreinrichtung offenbart, bei der eine mit den Profilierungen versehene, Strahlenein- und Strahlenauskoppelbereiche aufweisende flächige Platte unter Zwischenlage eines optischen Ankoppelmediums an der Innenfläche einer Kraftfahrzeugscheibe gehalten ist. In US 4,701,613 is an optoelectronic Sensor device disclosed, in which one with the Profiled, radiation coupling and radiation decoupling areas having flat plate with the interposition of an optical Coupling medium is held on the inner surface of a motor vehicle window.
Der Strahlengang verläuft von einer parallelisierenden Linse zu den Strahlen einkoppelbereichen und von den Strahlen auskoppelbereichen zu einer fokussierenden Linse jeweils über eine Luftstrecke.The beam path runs from one lens parallelizing to the rays coupling areas and from the rays decoupling areas to a focusing Lens each over an air gap.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 unter scheidet sich insofern vom Stand der Technik, als der Strahlenleitkörper ausschließlich mit seinem Rand mit der Scheibe verbunden ist. The invention according to claim 1 below in this respect differs from the state of the Technology than the radiation guide exclusively with its edge with the Disk is connected.
Eine zusätzliche Reflexion mit geringem Abstand von der Kraftfahrzeugscheibe wird dadurch erzielt, daß der Strahlenleitkörper zwischen der Strahlenaustrittsfläche und der Strahleneintrittsfläche einen im wesentlichen parallel zur Kraftfahrzeugscheibe ausgerichteten, von derselben beabstandeten Mittelabschnitt aufweist, der mit einer der an der Kraftfahrzeugscheibe vorhandenen Profilierung zu ge ordneten Profilierung ersehen ist, welche ebenfalls mit Strahleneintrittskoppelbereichen und Strahlen austrittskoppelbereichen für das Parallelstrahlenbündel versehen ist.This results in an additional reflection at a short distance from the motor vehicle window achieved that the radiation guide between the radiation exit surface and the radiation entry surface an essentially parallel to the motor vehicle window, spaced from it Midsection, the ge with one of the existing on the motor vehicle profile orderly profiling can be seen, which also has beam entry coupling areas and beams exit coupling areas for the parallel beam is provided.
Ein Schutz gegen Streulicht wird dadurch erreicht, daß der Strahlenleitkörper auf seiner äußeren Oberfläche bis auf die Strahlendurchtrittsfenster mit einer opaken Schutzschicht versehen ist.Protection against stray light is achieved in that the radiation guide body on its outer Surface is provided with an opaque protective layer except for the radiation passage window.
Ein guter Schutz wird dadurch erreicht, daß die Schutzschicht aus einem metallischen Stoff be steht.A good protection is achieved in that the protective layer be made of a metallic material stands.
Für eine ungehinderte Lichtleitung ist vorgesehen, daß der im wesentlichen schalenförmige Strahlenleitkörper aus Glas oder Kunststoff besteht.For an unimpeded light guide it is provided that the bowl-shaped Radiation guide made of glass or plastic.
Die Verbindung der Sensoreinrichtung mit der Kraftfahrzeugscheibe erfolgt dadurch, daß der Strahlenleitkörper mit einem umlaufenden Rand an der Kraftfahrzeugscheibe stoffschlüssig gehalten oder der Innenfläche der Kraftfahrzeugscheibe kraftschlüssig zugeordnet ist.The connection of the sensor device to the motor vehicle window takes place in that the Radiation guide body with a peripheral edge on the motor vehicle window or held is non-positively assigned to the inner surface of the motor vehicle window.
Eine Mehrfachreflexion des Strahlenbündels wird dadurch erzielt, daß in dem Mittelabschnitt des Strahlenleitkörpers zwischen der Strahleneintrittsfläche und der Strahlenaustrittsfläche eine parallel zur Kraft Fahrzeugscheibe verlaufende Reflexionsschicht für das aus der Kraftfahrzeugscheibe auskoppelnde Strahlenbündel vorhanden ist.A multiple reflection of the beam is achieved in that in the central portion of the Radiation guide body parallel to the radiation entry surface and the radiation exit surface Reflective layer extending through the motor vehicle window for the coupling out of the motor vehicle window Beam is present.
Die Reflexionsschicht ist auf der der Kraftfahrzeugscheibe zugewandten oder abgewandten Ober fläche des Strahlenleitkörpers vorhanden.The reflection layer is on the upper side facing or facing away from the motor vehicle window surface of the radiation guide body available.
Mit geringem Aufwand läßt sich die Reflexionsschicht durch die die Schutzschicht bildende me tallische Materialschicht realisieren.With little effort, the reflection layer can be formed by the protective layer Realize metallic material layer.
Eine spezielle Strahlenführung wird dadurch erreicht, daß der Mittelbereich einen Keilansatz auf weist, dessen eine Koppelfläche senkrecht zu dem an der Kraftfahrzeugscheibe reflektierten Strahlenbün del steht und dessen andere Koppelfläche parallel zu dem an der Kraftfahrzeugscheibe reflektierten Strahlenbündel verläuft. A special beam guidance is achieved in that the central area has a wedge base points, the one coupling surface perpendicular to the reflected beam on the motor vehicle window del stands and its other coupling surface parallel to that reflected on the motor vehicle window Beams run.
Eine einfache Anordnung der Profilierungen wird dadurch erzielt, daß die Profilierungen jeweils auf einem Folienabschnitt vorhanden sind, der an der Kraftfahrzeugscheibe bzw. der inneren Oberfläche des Strahlenleitkörpers angebracht ist.A simple arrangement of the profiles is achieved in that the profiles in each case are present on a film section on the motor vehicle window or the inner surface of the radiation guide is attached.
Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:Exemplary embodiments are explained with reference to the drawings, in which:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeipiel im Schnitt und Fig. 1 shows a first exemplary embodiment in section and
die Fig. 2 bis 4 weitere Ausführungsbeispiele, jeweils im Schnitt. Figs. 2 to 4 show further embodiments, respectively in section.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Kraftfahrzeugscheibe 1 und einen Strahlenleitkörper 3, der auf der Innenfläche 2 der Kraftfahrzeugscheibe 1 stoffschlüssig oder kraftschlüssig befestigt ist, z. B. durch eine optische Klebeschicht, in Aufnahmen, in einem gesonderten Halter oder in andrer Weise. Ein Strahleneintrittsfenster 13 da Strahlenleitkörper 3 weist eine Linse 14 und eine Strahlenaustrittsfläche 4 auf. Die Linse 14 formt aus dem divergenten Senderstrahlenbündel 5 des Senders 8 ein Senderparallel strahlenbündel 12. Auf der Empfangsseite des Strahlenleitkörpers 3 befindet sich ein Strahlenaustritts fenster 16 mit einer Strahleneintrittsfläche 6 und einer Linse 17 zur Fokussierung eines Empfangsparal lelstrahlenbündels 15 in ein konvergentes Empfangsstrahlenbündel 7 auf einen Empfänger 18. Die Linsen 14 und 17 können integral mit dem Sensorgehäuse 3 ausgebildet sein, indem Linsen in des Sensorgehäu se eingeformt sind. Dieses ist bei Spritzgußteilen ohne weiteres möglich. Die optischen Wellenlängen liegen normalen eise im Infrarot. Die Außenseite des Strahlenleitkörpers ist außerhalb der Strahlendurch trittsbereiche mit einer opaken Schutzschicht in Form einer Metallschicht überzogen. Fig. 1 shows a section of a motor vehicle window 1 and a radiation guide 3 , which is attached to the inner surface 2 of the vehicle window 1 cohesively or non-positively, for. B. by an optical adhesive layer, in recordings, in a separate holder or in some other way. A radiation entry window 13 as the radiation guide body 3 has a lens 14 and a radiation exit surface 4 . The lens 14 forms a transmitter parallel beam bundle 12 from the divergent transmitter beam bundle 5 of the transmitter 8 . On the receiving side of the radiation guide body 3 there is a radiation exit window 16 with a radiation entry surface 6 and a lens 17 for focusing a reception parallel beam 15 into a convergent reception beam 7 on a receiver 18th The lenses 14 and 17 can be formed integrally with the sensor housing 3 by lenses being formed in the sensor housing. This is easily possible with injection molded parts. The optical wavelengths are normally in the infrared. The outside of the radiation guide body is covered outside the radiation passage areas with an opaque protective layer in the form of a metal layer.
Im Beispiel der Fig. 1 ist die Profilierung 9 unmittelbar in die Kraftfahrzeugscheibe 1 eingeformt, wobei die Strahlenkoppelbereiche 10 unter einem Winkel von etwa 45° also senkrecht zur Richtung des Sendeparallelstrahlenbündels 12 ausgerichtet sind, so daß das Senderparallelstrahlenbündel 4 senkrecht auf die Flächen der Strahlenkoppelbereiche 10 auftrifft und Reflexionen weitgehend vermieden sind. Die Strahlenkoppelbereiche 11 sind ebenfalls unter einem Winkel von 45° zu der Kraftfahrzeugscheibe 1 und unter einem Winkel von 90° zu den Strahlenkoppelbereichen 10 ausgerichtet, so daß das Empfangsparal lelstrahlenbündel 15 senkrecht, und damit weitgehend reflexionsfrei durch die Strahlenkoppelbereiche 11 hindurchtritt.In the example of FIG. 1 is the profiling 9 is formed directly in the motor vehicle window glass 1, wherein the radiation coupling regions are aligned 10 at an angle of approximately 45 ° to say perpendicularly to the direction of the transmitting bundle of parallel rays 12 so that the transmitter parallel beam 4 perpendicular to the surfaces of the beam coupling regions 10 hits and reflections are largely avoided. The beam coupling areas 11 are also aligned at an angle of 45 ° to the motor vehicle window 1 and at an angle of 90 ° to the beam coupling areas 10 , so that the receiving parallel beam bundle 15 passes perpendicularly and thus largely reflection-free through the beam coupling areas 11 .
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zur Erhöhung der Empfindlichkeit zwei Reflexio nen an der Außenseite der Kraftfahrzeugscheibe 1 vorgesehen. Das Senderparallelstrahlenbündel 12 tritt nach der ersten Reflexion an der Außenseite der Kraftfahrzeugscheibe 1 durch die Strahlenkoppelberei che 11 als Paralllelstrahlenbündel 19 aus und durch eine Koppelfläche 20, die senkrecht zur Richtung des Parallelstrahlenbündels 19 ausgerichtet ist, in einem Keilansatz 30 im Mittelabschnitt 23 des Strahlenleit körpers 3 ein. Eine parallel zur Kraftfahrzeugscheibe 1 ausgerichtete Wandung des Strahlenleitkörpers 3 ist als Reflexionsfläche oder Spiegelfläche 21 ausgebildet. Nach der Reflexion an der Spiegelfläche 21 trittt das Parallelstrahlenbündel durch eine Koppelfläche 22 wieder in Richtung auf die Kraftfahrzeug scheibe 1 aus. Nach Eintritt in die Strahlenkoppelbereiche 10 erfolgt die zweite Reflexion an der Außenseite der Kraftfahrzeugscheibe 1. Das Empfangsparallelstrahlenbündel 15 wird schließlich auf dem Emp fänger 18 fokussiert.In the embodiment of FIG. 1 are the sensitivity to increase two reflexio NEN provided on the outside of the motor vehicle wheel 1. The transmitter parallel beam bundle 12 emerges after the first reflection on the outside of the motor vehicle window 1 through the radiation coupling areas 11 as parallel beam bundle 19 and through a coupling surface 20 , which is oriented perpendicular to the direction of the parallel beam bundle 19 , in a wedge projection 30 in the central section 23 of the radiation guide body 3 on. A wall of the beam guide body 3 aligned parallel to the motor vehicle window 1 is designed as a reflection surface or mirror surface 21 . After reflection on the mirror surface 21, the parallel beam emerges through a coupling surface 22 again in the direction of the motor vehicle window 1 . After entering the radiation coupling areas 10 , the second reflection takes place on the outside of the motor vehicle window 1 . The received parallel beam 15 is finally focused on the receiver 18 Emp.
Die Profilierungen 9 werden in die Kraftfahrzeugscheibe 1 durch Druck, durch Wärme oder durch mechanische Formgebung eingebracht.The profiles 9 are introduced into the motor vehicle window 1 by pressure, by heat or by mechanical shaping.
Der umlaufende Rand 28 des schalenförmigen Strahlenleitkörpers 3 ist mit der Kraftfahrzeug scheibe stoffschlüssig durch eine Klebeverbindung oder kraftschlüssig verbunden.The peripheral edge 28 of the bowl-shaped radiation guide body 3 is integrally connected to the motor vehicle disc by an adhesive connection or non-positively.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kann man auf der Kraftfahrzeugscheibe 1 durch eine optische Klebeverbindung einen die Profilierung 9 aufweisenden Folienabschnitt 31 vorsehen. Die Spie gelfläche 29 ist auf der Innenseite des Strahlenleitkörpers 3 vorgesehen.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, a film section 31 having the profile 9 can be provided on the motor vehicle window 1 by an optical adhesive connection. The mirror gel surface 29 is provided on the inside of the radiation guide body 3 .
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Profilierungen 9 unmittelbar auf der Kraftfahr zeugscheibe 1 geformt sind und die Spiegelfläche 29 auf der Innenseite des Mittelabschnitts 23 vorgese hen ist. Fig. 3 shows an embodiment in which the profiles 9 are formed directly on the motor vehicle test disk 1 and the mirror surface 29 is hen vorgese on the inside of the central portion 23 .
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weist Profilierungen 9 in der Kraftfahrzeugscheibe 1 und weitere Profilierungen 24 mit Strahlenkoppelbereichen 25 und 26 im Mittelabschnitt 23 des Strahlenleit körpers 3 auf.The embodiment according to FIG. 4 has profiles 9 in the motor vehicle window 1 and further profiles 24 with radiation coupling areas 25 and 26 in the central section 23 of the radiation guide body 3 .
Claims (14)
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